物理科

在我們日常生活中，隨時隨地都與科學接觸；而學習科學的過程，必須建立在觀察與實驗上；若僅僅限於閱讀課本與聽取講演是不夠的。而一般人常認為要觀察輿實驗需有專門的儀器與設備，若沒有此等設備，就無法做實驗了。常我們學完物理第三冊第十二章熱的傳播之後，我們知道在日常生活中和熱有關的地方實在太多了，何不利用日常生活容易取得的物品來做實驗呢？以達到「廢物利用」的目的，同時亦可達到「生活即教育」的目標，不要將實驗僅限於實驗室的儀器與設備。

民國六十七年十月十五日天氣晴難得一個星期日，爸爸把辦公室的工作全部擱下，全家到高雄喝小阿姨的喜酒，下午到大統百貨公司買媽媽的衣料，妹妹的洋娃娃以及我的火柴盒小汽車”害得負責付帳的爸爸差點見就「發財」了。在返回屏東的路上親眼目睹了一件可怕的車禍，使我終生難忘，我們的車子以平穩的速度行駛，迎面來了一位「閃電騎士」好像在表演飛車特技；突然一輛大貨車從叉路口衝出，只聽到「砰」的一聲。說時遲那時快，爸爸猛踩煞車，妹妹嚇得大叫；總算沒有造成連環車禍。可是眼前已是血肉模糊，腦漿四溢，「閃電騎士」沒戴安全帽當場死亡，本來是「美麗的星期天」，卻變成「恐怖假期」，爸爸的話使我生難忘：開車一定要小心，寧可慢些不可超速。但是我覺得奇怪？為什麼摩托車被撞得稀爛，而貨車僅是車頭受損而巳？明天上自然課時一定要記得請教老師。

高中物理教材中以水波作波動之折射現象的演示，使我們不禁好奇，水波是否與光波一樣有全反射的現象呢？因此決定對此做一番研究，並希望能做出水波的全反射現象。為確保研究結果的準確性，我們從理論著手，先了解水波表面波波速公式的推導過程，得知其中的假設條件，並依據這些條件及多次的預備實驗改進高中水波實驗的器材，以確保實驗結果在公式可解釋的範圍內。接著進行驗證水波公式的實驗，確認實驗設計正確與否。在全反射實驗之前，先進行折射實驗，再次確認實驗條件控制無誤。最後確實做出了全反射的現象，但波紋並非如預期中在介面完全反射，而是有部分非折射波穿透至深水區。再次查詢更深入的資料後，得知光的全反射其實並非在介面完全反射，而是穿透一定距離後才逐漸反射。由此推及水波的全反射，我們看到的穿透波應為全反射的正常現象。因水波波長遠大於光的波長，而可以觀察到此現象。整個過程中，我們也有兩點意外的發現。第一是在公式探討中發現普遍參考資料上公式的錯誤使用；第二則是使用光感應器可測量水波實驗中難掌握的頻率及波速數據。我們從這個過程中學到很多，也深感本身知識的不足，希望能繼續學習，並對水波做更深入的研究。

五年級上學期自然課上到「氧和二氧化碳」那一課「悶熄蠟燭」的實驗時(請看參考資料 l ) ，老師說「為什麼水會上升？」。我們回答：「因為有氧氣，被燒光了」。老師又問：「水上升多高呢？是不是 l / 5 ？」。老師接著說水會「剛好」上升 l / 5 ，表示空氣中有 1 / 5 的氧氣被「用掉了」。可是我們的實驗有時只上升 l / 6 或 l / 7 ，不過別組真的上升約 l / 5 。老師勉勵我們：「做實驗要小心一點，結果才不會差大多」，可是我們有認真做呀！

當我們做定力下物體的速度變化的實驗時，除了用F=mg式外，為了使實驗數據更為精確，又使用了彈簧秤，於使用彈簧秤時，卻發現了各秤的彈性係數因隨彈簧旋半徑的相異而不同，因此，引起我們探求的實驗一一那便是 K值究竟與那些因素有關?

本研究是從自然與生活科技領域中的有關磁鐵的單元出發，依據磁鐵的各種特性設計各種軌道，如直行軌道、360 度軌道、轉彎軌道、波浪型軌道、磁浮軌道等，並將這些軌道組合成一個磁力車能行駛的磁力樂園。最後，我們還發展一個獨特的「立體磁力線測量儀」分析磁力樂園中各個不同軌道以及各個軌道銜接處的磁力線。我們利用一整年的時間完成這個磁力樂園的研究，獲得非常多的收穫。

冬至的晚上，媽媽特地做了一道拿手菜餚麻油雞給家人驅寒補身子，陣陣香味撲鼻，看著放在桌上已數十分鐘的麻油雞，我的肚子唱起空城計來，於是趁著媽媽不注意的時候，就大口的喝一口湯，哇！好燙喔！舌頭被燙得紅紅的，好難過！隔天到學校問老師：「為什麼熱開水放數十分鐘後就冷卻許多，而麻油雞湯過了這麼久，還是那麼燙？」老師說：「這可能是和水中加油脂，容器大小與材質有關係吧！」老師的回答引起我進行這個實驗的興趣，希望找出答案來。

在理化課本第三冊十七章波動中曾提到：波在相同介質中傳播是作等速度運動，且波速的快慢和介質的種類有關，但課本並無實驗證明，因此，為了找出測量波速的方法及影響快慢的變因，特別設計此實驗加以求證。

在高中物理第四冊的實驗課本中有一個以6AF6 真空管測量電子荷質比的實驗，在真空管中使電子由管中央之陰(負)極射出，在螺線管內磁場的作用下，電子以彎曲的路徑向陽(正)極運動，最後投射在塗有螢光物質的漏斗狀陽極板上。測量螢光屏上亮點軌跡之曲率半徑，進一步推算出電子之荷質比。但是陽極板上電子所打出來的曲線恰好是電子的運動軌跡嗎？若否，其投影點連線之曲率半徑又有何意義呢？基於這個疑問，想要探討以這個實驗求取電子的荷質比是否有原理上的問題。

浮沈子慢慢下沈至液體表面時，可能受到液體表面張力的影響，而使這時侯浮沈子頂端低於水面，我們的實驗就是利用浮沈子從浮到下沈的過程中，受到浮沈子系統內空氣體積的影響，分析體積與它下沈的關係，並進而比較浮沈子受到液體表面張力的大小，並以不同溫度的水來驗證溫度影響因素，以及不同濃度的鹽水溶液、酒精、沙拉油做比較，找出這個力量與系統體積的關係。